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ALGORITMO PARA DETECÇÃO DO CENTRO DO ALGORITMO PARA DETECÇÃO DO CENTRO DO CAMPO DOS SISTEMAS RADIOLÓGICOSCAMPO DOS SISTEMAS RADIOLÓGICOS
ALGORITMO PARA DETECÇÃO DO CENTRO DO ALGORITMO PARA DETECÇÃO DO CENTRO DO CAMPO DOS SISTEMAS RADIOLÓGICOSCAMPO DOS SISTEMAS RADIOLÓGICOS
M. Z. Nascimento, A. F. Frère, M. A. S. Bissaco e L. A. Neves M. Z. Nascimento, A. F. Frère, M. A. S. Bissaco e L. A. Neves
O campo de radiação gerado por um anodo inclinado não
é isotrópico, nem invariante em relação ao centro do
feixe.
TUBO DE RAIOS XTUBO DE RAIOS X
Para auxiliar o controle de qualidade:
MÉTODO COMPUTACIONAL que permite localizar a posição de uma referência (centro do campo) assim como a projeção do eixo anodo/catodo do tubo de raios X somente com as
informações da imagem e corrige as variações das densidades do fundo existentes nos filmes radiográficos.
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
ESTADO DA ARTEESTADO DA ARTE Pawlyczyk e Yaffe (2001)
Combinam dados empíricos com modelos analíticos (simulação) para corrigir a imagem;
Behiels et al. (2002)
Simulam o efeito “heel” com aproximações sucessivas até encontrar os melhores valores para os parâmetros;
Nascimento et al. (2002)
Simulam computacionalmente a distribuição da intensidade ao longo do campo de radiação para corrigir a imagem;
Schiabel et al. (1997) e Curi et al. (1998)
Desenvolveram dispositivos experimentais para determinação do centro do campo de radiação.
Os métodos não são automáticos
Eixo anodo/catodo:
Método para Detecção do Centro do Campo dos Sistemas Radiológicos
MATERIAIS E MÉTODOSMATERIAIS E MÉTODOS
AUTOMÁTICO – localizar o eixo anodo/catodo e o centro do
campo de radiação a partir dos dados da imagem.
Eixo anodo/catodo
Direção perpendicular
Densidade
Óptica
S1A
S2A
S1B
S2B
M1
M2
B
A
A'
B'
Distribuição da radiação no campo
Determinação do eixo anodo/catodo;
Examinamos a similaridade das densidades dos pixels
na parte superior e inferior da imagem.
MATERIAIS E MÉTODOSMATERIAIS E MÉTODOS
• Para representar o eixo anodo/catodo:
m
i
kii tNptP
0
)()(pi : ponto de controle; m: número de pontos do polígono de controle;Ni: funções definidas por Cox-de Boor (BOOR (1972)).
MATERIAIS E MÉTODOSMATERIAIS E MÉTODOS
Centro do campo de radiação:
Utilizamos um algoritmo para calcular a distribuição da intensidade em relação ao ângulo de emissão dos raios X (NASCIMENTO, 2003).
Simulação do Efeito
“Heel”
representar o perfil da linha do eixo anodo/catodo simulado
Determinação do centro do campo de radiação:
s é o comprimento do caminho; é o ângulo entre o eixo central e o raio
medido;d é a profundidade da produção “bremsstrahlung”; é o ângulo de inclinação do anodo;
))(()(2
20
0 c
vEECZEi
AnodoFeixe de Elétrons
Eixo Central
Raio Medido
Fóton
tiner
d
S
• Cálculos da Intensidade de Radiação e do Alcance
)sen(.cos
)cos(.)(
ds
E : energia do fóton;
E0: energia de bombardeamento dos
elétrons; Z : número atômico do anodo;
v0: velocidade inicial do elétron;
c : velocidade da luz; C : (W – 1,02 x 10 11) , ( Mo – 0,579 x 10 11);
MATERIAIS E MÉTODOSMATERIAIS E MÉTODOS
• Cálculos da Filtração do Anodo e da Filtração Inerente
)(./0 )()( SeEIEI
Para o material do anodo:
Para a filtração inerente:
xeEIEI ../0 )()(
onde: I(E) é a intensidade de radiação transmitida;
I0(E) é a intensidade de radiação incidente;
/ é o coeficiente de atenuação da massa, que depende da energia dos fótons incidentes e do material do alvo utilizado como filtro;
onde: é a densidade do material absorvedor; x é a espessura do filtro.
Utiliza a equação de Lambert-Beer ;
MATERIAIS E MÉTODOSMATERIAIS E MÉTODOS
Calculamos as porcentagens para determinar os pontos de
controle (PC) na simulação e imagem radiográfica;
Imagem radiográfica
onde, xi valor em níveis de cinza do pixel i na região S1, yi valor em níveis de cinza do pixel i na região e S2 e n número de pixels analisados.
n
i
n
i
n
iii
n
iii
n
ii
n
i
n
iiii
yn
yxn
x
yxn
yx
r
1 1
2
1
2
2
1
2
11 1
11
1
MATERIAIS E MÉTODOSMATERIAIS E MÉTODOS
%
Eixo anodo/catodo (cm)
Simulação
PC
centro do campo
anodo
catodo
RESULTADOSRESULTADOS
• Imagem radiográfica
34 kVp, 160 mAs e 1s;
Resolução espacial 150 dpi e 8 bits de quantização.
Níveis de cinza das linhas selecionadas;
RESULTADOSRESULTADOS
• Determinação do eixo anodo/catodo
Pontos de Controle
Correlação Porcentagem de correlação
1 0,887 89%
2 0,844 84%
3 0,846 85%
4 0,886 89%
5 0,869 87%
6 0,873 87%
7 0,951 95%
8 0,984 98%
9 0,966 97%
Porcentagem e correlação entre pontos de controle:
RESULTADOSRESULTADOS
• Determinação do centro do campo de radiação
34 kVp, 160 mA e 1s
anodo
catodo
RESULTADOSRESULTADOS
Eixo anodo/catodo
Posição experimental do centro do campo de
radiação
Posição calculada do centro do campo de
radiação
• Determinação do eixo anodo/catodo e centro do campo
kVp mA Tempo filme Distância
foco/filme (cm)
Medido Calculado Desvio
X Y X Y X Y
34 120 1 MinR2000
40 830 480 810 484 -20 +4
34 160 1 Mamo-M 45 937 425 925 431 -12 +6
34 160 1 MinR2000
45 1015 420 992 437 -23 +17
34 200 1 MinR2000
50 1024 508 1029 488 +5 -20
Localização do centro medido, calculado pelo método e desvio:
RESULTADOSRESULTADOS
• Determinação do eixo anodo/catodo e centro do campo
Imagem obtida após aplicação da correção do efeito “heel”.
anodo
catodo
RESULTADOSRESULTADOS
Variação de fundo residual: 22, 86 sem correção
0,63 com correção (97,25 %)
• Correção do efeito “heel”
RESULTADOSRESULTADOS
Centro do Campo
Anodo Catodo
Linha A
Linha B
Posições das leituras:
• Validação do método
RESULTADOSRESULTADOS
O algoritmo desenvolvido permite tanto que os níveis de cinza
em todos os pontos do fundo da imagem sejam
aproximadamente constantes quanto que os objetos apresentem
suas densidades ópticas originais.
O método localizou o centro do campo com um pequeno desvio,
devido provavelmente a influência de:
CONCLUSÕESCONCLUSÕES
•ruído quântico,
•digitalização,
•processamento.
AGRADECIMENTOAGRADECIMENTO
Contato:Contato:
TUBO DE RAIOS XTUBO DE RAIOS X
O anodo apresenta uma superfície conhecida como área do alvo, onde os
elétrons emitidos pelo catodo se chocam para formar os fótons de raios X.
100%
centro do campo75% 125%
Lado do anodo Lado do catodo
Plano imagem
Ponto Focal
DISTRIBUIÇÃO DAS INTENSIDADESDISTRIBUIÇÃO DAS INTENSIDADES
Efeito “heel” - fenômeno que provoca variação das intensidades de
radiação no campo dificultando a detecção visual e computadorizada.
IMAGEM DIGITALIZADAIMAGEM DIGITALIZADA
anodo catodo
Terry et al. (1999):
ao longo do eixo anodo/catodo - variação de 40% a 16%;
na direção perpendicular variação de 1% a 9%.
DISTRIBUIÇÃO DAS INTENSIDADESDISTRIBUIÇÃO DAS INTENSIDADES
Direção perpendicular
D.O.D.O.
Distância (cm)Distância (cm)
Direção do eixo anodo/catodo
D.O.D.O.
Distância (cm)Distância (cm)